CN116382981A - 一种数据库刷脏的控制方法以及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种数据库刷脏的控制方法以及控制系统,所述控制方法包括:主节点将物理日志和数据刷到共享存储中,备节点从所述共享存储读日志记录,根据日志记录把数据页面读到buffer pool并做回放,生成一致性缓存;对于上述生成的一致性缓存,同时对主节点以及备节点进行刷脏控制,其中主节点中大于备节点回放位点apply lsn的脏页不能刷盘,要缓存在buffer pool中。本发明的控制方法通过对主节点进行刷脏控制,以及对备节点进行刷脏控制,从而解决了未来页超前读取的问题。
Description
技术领域
本发明涉及数据库刷脏领域,具体而言,涉及一种数据库刷脏的控制方法以及控制系统。
背景技术
传统数据库的主备架构,主备节点都有自己的存储,备节点读写自己的存储并进行回放WAL日志操作,主备节点在存储层没有耦合。UXDB的实现是基于共享存储的一写多读架构,主备使用共享存储中的同一份数据。读写节点,也称为主节点或Primary节点,可以读写共享存储中的数据;只读节点,也称为备节点或Replica节点,只能通过回放日志,从共享存储中读取数据,而不能写入。
基于数据库共享存储模式,主节点把物理日志和数据刷到共享存储,备节点从共享存储读取日志记录,根据日志记录把数据页面读到buffer pool并做回放,生成一致性缓存。但是这种情况下,备机可能会读取到未来的数据页(超前的数据),读取到未来页这种行为是不允许的,如何解决备节点可能会读取超前数据的问题成为现有技术中亟待解决的技术问题。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
有鉴于此,本发明公开了一种数据库刷脏的控制方法,该控制方法通过对主节点进行刷脏控制,以及对备节点进行刷脏控制,从而解决了未来页超前读取的问题。
具体地,本发明是通过以下技术方案实现的:
第一方面,本发明公开了一种数据库刷脏的控制方法,包括如下步骤:
主节点将物理日志和数据刷到共享存储中,备节点从所述共享存储读日志记录,根据日志记录把数据页面读到buffer pool并做回放,生成一致性缓存;
对于上述生成的一致性缓存,同时对主节点以及备节点进行刷脏控制,其中主节点中大于备节点回放位点apply lsn的脏页不能刷盘,要缓存在buffer pool中。
第二方面,本发明公开了一种数据库刷脏的控制系统,包括:
一致性缓存生成模块:用于主节点将物理日志和数据刷到共享存储中,备节点从所述共享存储读日志记录,根据日志记录把数据页面读到buffer pool并做回放,生成一致性缓存;
刷脏模块:用于对于上述生成的一致性缓存,同时对主节点以及备节点进行刷脏控制,其中主节点中大于备节点回放位点apply lsn的脏页不能刷盘,要缓存在bufferpool中。
第三方面,本发明公开了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述程序被处理器执行时实现如第一方面所述数据库刷脏的控制方法的步骤。
第四方面,本发明公开了一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述数据库刷脏的控制方法的步骤。
本发明提出的数据库刷脏的控制方法以及控制系统,对于备节点来说大于applylsn的页面都是超前数据,所以要控制主节点的脏页刷盘,主节点中大于备节点回放位点(apply lsn)的脏页不能刷盘,要缓存在buffer pool中;
主节点小于一致性位点consistent lsn的赃页都已经刷盘。备节点回放WAL日志生成的赃页缓存在buffer pool中,备节点中小于consistent lsn的缓存页可以失效,因为此时磁盘上的数据也已经和备节点buffer pool中的一致。
上述过程中所涉及到的一致性位点是指该位点之前的所有WAL日志修改的数据页均已经持久化到存储。主备之间,主节点向备节点发送当前WAL日志的写入位点和一致性位点,备节点向主节点发送当前回放的位点。由于一致性位点之前的WAL修改都已经写入共享存储,备节点无需再回放该位点之前的WAL日志。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
图1为本发明实施例提供的为共享存储数据库生成一致性缓存的流程示意图;
图2为本发明实施例提供的共享存储数据读取到未来页的示意图;
图3为本发明实施例提供的共享存储数据库主备机刷脏控制日志回放位点示意框图;
图4为本发明实施例提供的共享存储数据库一写多读存算分离架构示意图;
图5为本发明实施例提供的一种计算机设备的流程示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解,本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解,尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息,但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如,在不脱离本公开范围的情况下,第一信息也可以被称为第二信息,类似地,第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境,如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
本发明公开了一种数据库刷脏的控制方法,包括如下步骤:
主节点将物理日志和数据刷到共享存储中,备节点从所述共享存储读日志记录,根据日志记录把数据页面读到buffer pool并做回放,生成一致性缓存;
对于上述生成的一致性缓存,同时对主节点以及备节点进行刷脏控制,其中主节点中大于备节点回放位点apply lsn的脏页不能刷盘,要缓存在buffer pool中。
在本发明中,如图1-4所示,主节点把物理日志刷到共享存储,备节点从共享存储读取日志,根据日志记录把数据页面读取到buffer pool并做回放,生成一致性缓存。
在一些多读架构下,只读节点可能读取未来的数据页:
所谓未来页,是指数据页面中包含只读节点未回放的数据。如图2所示,主节点执行update更新X1数据页,生成LSN100、LSN200日志,当前X1的数据页是500,。只读节点回放到LSN为100的WAL日志,由于主节点将最新的日志刷新到共享存储上面,此时数据页中已经包含LSN为200的WAL日志对应的操作。当备机buffer中淘汰掉X1再次读取时,期望看到最新replay的位点数据400,由于主节点刷脏看到了超前的数据500,这种数据页被称为“未来页”。
对于未来页,只读节点无法将未来的数据转换为自己所需要的数据页,因此需要在主节点将数据写入共享存储时考虑所有只读节点的回放情况,从而避免只读节点读取到“未来页”。
如图3所示,为避免只读节点读取到“未来页”,引入刷脏控制功能。在主节点将数据页写入共享存储时,判断所有只读节点是否均已回放到该数据页最近一次修改对应的WAL日志,主节点中大于备节点回放位点(apply lsn)的脏页不能刷盘,要缓存在bufferpool中。
对于备节点中buffer pool的脏页替换或失效,定义一个一致性位点constistentlsn。主备之间,主节点向备节点发送当前WAL日志的写入位点和一致性位点,备节点向主节点发送当前回放的位点。
主节点小于consistent lsn的赃页都已经刷盘。备节点回放WAL日志生成的赃页缓存在buffer pool中,备节点中小于consistent lsn的缓存页可以失效,因为此时磁盘上的数据也已经和备节点buffer pool中的一致。
主备节点之前的网络断开时,如何来保证数据一致性,主备网络断开时,杀死备节点所有的连接并且不允许新连接。
刷脏控制流程:
主节点刷脏控制,checkpoint进程进行脏页标记和刷盘,如果当前页面lsn大于apply lsn,不能被花盘和标记;bgwriter进程行赃页刷盘操作,如果当前页面的lsn大于apply lsn,该页面不能被刷盘,跳过该页面;backend进程,buffer pool没有空闲buffer时,申请buffer时需要根据lru策略找到最近最少使用的buffer作为victim buffer踢出,如果该buffer的lsn大于apply lsn则不能作为victim buffer。
备节点刷脏控制,bgwriter进程进行赃页刷盘操作,如果当前页面的lsn大于consistent lsn,改页面不能刷盘,跳过。否则进行刷盘操作,只更新buffer的状态(设置为可以重用)而不执行刷盘操作。
上述过程中所涉及到的名词的含义为:
Buffer Pool:缓冲池,是一种内存结构用来存储最常访问的数据,通常以页为单位来缓存数据。UXDB中每个节点都有自己的Buffer Pool。
LSN:Log Sequence Number,日志序列号,是WAL日志的唯一标识。LSN在全局是递增的。
回放位点:Apply LSN,表示只读节点回放日志的位置,一般用LSN来标记。
一致性位点:Consistent LSN,表示该位点之前的所有WAL日志修改的数据页均已经持久化到存储。
另外,本发明还提供了一种数据库刷脏的控制系统,具体包括:
一致性缓存生成模块:用于主节点将物理日志和数据刷到共享存储中,备节点从所述共享存储读日志记录,根据日志记录把数据页面读到buffer pool并做回放,生成一致性缓存;
刷脏模块:用于对于上述生成的一致性缓存,同时对主节点以及备节点进行刷脏控制,其中主节点中大于备节点回放位点apply lsn的脏页不能刷盘,要缓存在bufferpool中。
该处理系统主要由上述两个模块构成,通过该系统的搭建很好的解决备机读到超前数据的问题。
具体实施时,以上各个模块可以作为独立的实体来实现,也可以进行任意组合,作为同一或若干个实体来实现,以上各个单元的具体实施可参见前面的方法实施例,在此不再赘述。
图5为本发明公开的一种计算机设备的结构示意图。参考图5所示,该计算机设备400,至少包括存储器402和处理器401;所述存储器402通过通信总线403和处理器连接,用于存储所述处理器401可执行的计算机指令,所述处理器401用于从所述存储器402读取计算机指令以实现上述任一实施例所述的数据库刷脏的控制方法的步骤。
对于上述装置实施例而言,由于其基本对应于方法实施例,所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本公开方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
适合于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、媒介和存储器设备,例如包括半导体存储器设备(例如EPROM、EEPROM和闪存设备)、磁盘(例如内部磁盘或可移动盘)、磁光盘以及CD ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可由专用逻辑电路补充或并入专用逻辑电路中。
最后应说明的是:虽然本说明书包含许多具体实施细节,但是这些不应被解释为限制任何发明的范围或所要求保护的范围,而是主要用于描述特定发明的具体实施例的特征。本说明书内在多个实施例中描述的某些特征也可以在单个实施例中被组合实施。另一方面,在单个实施例中描述的各种特征也可以在多个实施例中分开实施或以任何合适的子组合来实施。此外,虽然特征可以如上所述在某些组合中起作用并且甚至最初如此要求保护,但是来自所要求保护的组合中的一个或多个特征在一些情况下可以从该组合中去除,并且所要求保护的组合可以指向子组合或子组合的变型。
类似地,虽然在附图中以特定顺序描绘了操作,但是这不应被理解为要求这些操作以所示的特定顺序执行或顺次执行、或者要求所有例示的操作被执行,以实现期望的结果。在某些情况下,多任务和并行处理可能是有利的。此外,上述实施例中的各种系统模块和组件的分离不应被理解为在所有实施例中均需要这样的分离,并且应当理解,所描述的程序组件和系统通常可以一起集成在单个软件产品中,或者封装成多个软件产品。
由此,主题的特定实施例已被描述。其他实施例在所附权利要求书的范围以内。在某些情况下,权利要求书中记载的动作可以以不同的顺序执行并且仍实现期望的结果。此外,附图中描绘的处理并非必需所示的特定顺序或顺次顺序,以实现期望的结果。在某些实现中,多任务和并行处理可能是有利的。
以上所述仅为本公开的较佳实施例而已,并不用以限制本公开,凡在本公开的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种数据库刷脏的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
主节点将物理日志和数据刷到共享存储中,备节点从所述共享存储读日志记录,根据日志记录把数据页面读到buffer pool并做回放,生成一致性缓存;
对于上述生成的一致性缓存,同时对主节点以及备节点进行刷脏控制,其中主节点中大于备节点回放位点apply lsn的脏页不能刷盘,要缓存在buffer pool中。
2.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,主节点小于一致性位点constistentlsn的脏页进行刷脏,备节点小于一致性位点constistent lsn的缓存页失效。
3.根据权利要求2所述的控制方法,其特征在于,所述主节点中大于备节点回放位点apply lsn的脏页不能刷盘的步骤包括:
eckpoint进程进行脏页标记和刷盘,如果当前页面lsn大于apply lsn,不能被花盘和标记;
bgwriter进程行赃页刷盘操作,如果当前页面的lsn大于apply lsn,该页面不能被刷盘,跳过该页面。
4.根据权利要求3所述的控制方法,其特征在于,在进行操作的过程中,当buffer pool没有空闲buffer时,申请buffer时需要根据lru策略找到最少使用的buffer作为victimbuffer踢出,如果该buffer的lsn大于apply lsn则不能作为victim buffer。
5.根据权利要求2-4任一项所述的控制方法,其特征在于,备节点刷脏的控制过程中,采用bgwriter进程进行赃页刷盘操作,如果当前页面的lsn大于consistent lsn,该页面不能刷盘,跳过;否则执行刷盘操作。
6.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,备节点刷脏的控制过程中,还包括不对buffer刷脏的checkpoint进程。
7.采用权利要求1-6任一项所述的数据库刷脏的控制方法的控制系统,其特征在于,包括:
一致性缓存生成模块:用于主节点将物理日志和数据刷到共享存储中,备节点从所述共享存储读日志记录,根据日志记录把数据页面读到buffer pool并做回放,生成一致性缓存;
刷脏模块:用于对于上述生成的一致性缓存,同时对主节点以及备节点进行刷脏控制,其中主节点中大于备节点回放位点apply lsn的脏页不能刷盘,要缓存在buffer pool中。
8.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述程序执行时实现权利要求1-6任一项所述数据库刷脏的控制方法的步骤。
9.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6任一项所述数据库刷脏的控制方法的步骤。
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